制限試薬が完全に消費され、生成物の質量は、化学反応で形成されているどのくらいの決定されたものです。一方、過剰な試薬は、制限試薬を消費した後に完全に反応しない試薬です。
多くの反応では、目的の試薬がすべて確実に反応するように、過剰な試薬を探します。たとえば、AがBと反応してCを生成し、Aが完全に反応することが望まれる場合、過剰なBが追加されますが、合成と科学的および経済的基準により、過剰なAが適切かどうかが決まります。またはB.
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制限試薬は、化学反応で形成できる生成物の量を決定します。したがって、反応したAの量がわかっていれば、Cの生成量がすぐにわかります。
AとBの両方が反応で消費されたらどうなりますか？次に、AとBの等モル混合物について説明します。ただし、実際には、すべての反応物のモル数または当量が等しいことを確認するのは簡単な作業ではありません。この場合、AまたはBのいずれかを使用してCの量を計算できます。
制限反応物と過剰反応物はどのように計算されますか？
反応に関与する可能性のある制限試薬の量を特定および計算するには、多くの方法があります。計算すると、他の試薬は過剰になります。
試薬の比率と化学量論比との比較に基づいて、制限試薬であるものを識別することを可能にする方法は、以下に記載されるものである。
方法1
化学反応の概要は次のとおりです。
aX + bY => cZ
ここで、X、Y、およびZは、各反応物および生成物のモル数を表します。一方、a、b、cは、化学量論係数であり、反応の化学バランスから生じます。
商（X / a）と商（Y / b）が得られた場合、より低い商を持つ反応物が制限反応物です。
示された比率が計算されると、反応に存在するモル数（X、Y、Z）と反応に関与するモル数の関係が確立され、反応物質（aおよびb）の化学量論係数によって表されます。
したがって、試薬に対して示される商が低いほど、反応を完了するためのその試薬の欠損が大きくなります。したがって、それは制限試薬です。
例
SiO 2（s）+ 3 C（s）=> SiC（s）+ 2 CO 2（g）
3 gのSiO 2（酸化ケイ素）を4.5 gのC（炭素）と反応させます。
モルのSiO 2
質量= 3 g
分子量= 60 g / mol
SiO 2のモル数= 3g /（60g / mol）
0.05モル
Cのモル数
質量= 4.5 g
原子量= 12 g / mol
Cのモル数= 4.5 g /（12g / mol）
0.375モル
反応物のモル数とそれらの化学量論係数の間の商：
SiO 2 = 0.05 mol / 1 molの場合
商= 0.05
C = 0.375モル/ 3モルの場合
商= 0.125
商の値の比較から、制限反応物はSiO 2であると結論付けることができます。
方法2
前の反応では、3 gのSiO 2を使用した場合と4.5 gのCを使用した場合に、SiCの生成質量が計算されます。
（3グラムのSiO 2）×（1モルのSiO 2 /60グラムのSiO 2）×（1モルのSiC / 1モルのSiO 2）、X（40グラムのSiC / SiCの1モル）= 2グラムのSiCの
（4.5 g C）x（3 mol C / 36 g C）x（1 mol SiC / 3 mol C）x（40 g SiC / 1 mol SiC）= 5 g SiC
したがって、反応がすべてのSiO 2を消費することによって生成される量よりもすべての炭素を消費することによって発生した場合、より多くのSiC（炭化ケイ素）が生成されます。結論として、過剰なCがすべて消費されると、より多くのSiCが生成されるため、SiO 2は制限試薬です。
例
-例1
0.5モルのアルミニウムを0.9モルの塩素（Cl 2）と反応させて塩化アルミニウム（AlCl 3）を形成する：制限反応物とは何ですか？制限試薬と過剰試薬の質量を計算します
2 Al（s）+ 3 Cl 2（g）=> 2 AlCl 3（s）
方法1
反応物のモルと化学量論係数の間の商は次のとおりです。
アルミニウムの場合= 0.5モル/ 2モル
アルミニウム商= 0.25
Cl 2 = 0.9モル/ 3モルの場合
Cl 2商= 0.3
次に、制限試薬はアルミニウムです。
0.5モルのアルミニウムと結合するために必要な塩素のモルが決定された場合も、同様の結論に達します。
Clのモル2 X（Clで3モル=（Aの0.5モル）を2 A / 2モル）
0.75モルのCl 2
次に、Cl 2が過剰になります。アルミニウムと反応するには0.75モルが必要で、0.9モルが存在します。したがって、0.15モル過剰のCl 2が存在します。
制限試薬はアルミニウムであると結論付けることができます
反応物の質量の計算
試薬質量の制限：
アルミニウムの質量= 0.5モルのAl x 27 g /モル
13.5 g。
Alの原子質量は27g / molです。
過剰な試薬の質量：
0.15モルのCl 2が残った
過剰なCl 2の質量= 0.15モルのCl 2 x 70 g / mol
10.5 g
-例2
次の方程式は、水溶液中の硝酸銀と塩化バリウムの間の反応を表しています。
2 AgNO 3（aq）+ BaCl 2（aq）=> 2 AgCl（s）+ Ba（NO 3）2（aq）
この方程式によれば、62.4gのAgNO 3を含む溶液が53.1 gのBaCl 2を含む溶液と混合される場合：a）制限試薬は何ですか？b）未反応のまま残っている反応物はいくつありますか？c）何グラムのAgClが形成されたか？
分子量：
-AgNO 3：169.9g / mol
-BaCl 2：208.9 g / mol
-AgCl：143.4 g / mol
-Ba（NO 3）2：261.9 g / mol
方法1
制限試薬の同定を可能にする方法1を適用するには、反応に存在するAgNO 3とBaCl 2のモルを決定する必要があります。
モルのAgNO 3
分子量169.9 g / mol
質量= 62.4 g
モル数= 62.4 g /（169.9 g / mol）
0.367モル
モルのBaCl 2
分子量= 208.9 g / mol
質量= 53.1 g
モル数= 53.1 g /（208.9 g / mol）
0.254モル
反応物のモル数とそれらの化学量論係数との間の商の決定。
AgNO 3 = 0.367モル/ 2モルの場合
商= 0.184
BaCl 2の場合 = 0.254モル/ 1モル
商= 0.254
方法1に基づいて、比率の値はAgNO 3を制限試薬として識別することを可能にします。
過剰試薬の質量の計算
反応の化学量論的バランスは、2モルのAgNO 3が1モルのBaCl 2と反応することを示しています。
BaClのモル2 =（硝酸銀の0.367モルの3 X）（1モルのBaCl 2のAgNOの/ 2モル3）
0.1835モルのBaCl 2
そして、反応に介入しなかった、つまり過剰なBaCl 2 のモル数 は次のとおりです。
0.254モル-0.1835モル= 0.0705モル
過剰なBaCl 2の質量：
0.0705 mol x 208.9 g / mol = 14.72 g
概要：
過剰な試薬：BaCl 2
過剰な質量：14.72 g
反応で生成されたAgClのグラムの計算
製品の質量を計算するために、制限試薬に基づいて計算が行われます。
g AgCl =（62.4 g AgNO 3）x（1 mol AgNO 3 / 169.9 g）x（2 mol AgCl / 2 mol AgNO 3）x（142.9 g / mol AgCl）
52.48 g
参考文献
- ウィッテン、デイビス、ペック、スタンレー。（2008）。化学。（第8版）。CENGAGEラーニング。
- フローレスJ.（2002）。化学。Santillana社説
- ウィキペディア。（2018）。制限試薬：en.wikipedia.org
- Shah S.（2018年8月21日）。試薬の制限。化学LibreTexts。回収元：chem.libretexts.org
- 化学量論制限試薬の例。から回復：chemteam.info
- ワシントン大学。（2005）。試薬の制限。回収元：chemistry.wustl.edu